微机接口(中科大)PPT 第六章 微型计算机的输入输出
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微机原理第6章PPT课件
模拟量：能连续变化的量 ，如电压、电流等，在利用计 算机处理这类量时，一般要经过A/D和D/A；
(3) 控制信息—CPU发给外设的命令信息。
9
一CP般U通CP过U接不口直电接路与与外外设设连连接接
CPU
接口
I/O设备
10
什么是I/O接口（电路）？
I/O接口是位于系统与外设间、用来协助 完成数据传送和控制任务的逻辑电路
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
面向外设一侧的信号：
用于与外设连接 提供的信号五花八门 功能定义、时序及有效电平等差异较大
15
3. 接口电路芯片的分类
接口电路核心部分往往是一块或数块大规 模集成电路芯片（接口芯片）： 通用接口芯片
支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片
面向外设的专用接口芯片
第6章 微型计算机的输入/输出
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
6.1 CPU与外设通讯的特点 6.2 输入/输出方式 6.3 CPU与外设通信的接口 6.4 可用于输入/输出接口的8212芯片 6.5 CPU的输入/输出 6.6 DMA传送方式与DMA控制器8237A
针对某种外设设计、与该种外设接口
面向微机系统的专用接口芯片
与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能
16
4. 接口电路的可编程性
许多接口电路具有多种功能和工作方式， 可以通过编程的方法选定其中一种
接口需要进行物理连接，还需要编写接口 软件
接口软件有两类：
初始化程序段——设定芯片工作方式等 数据交换程序段——管理、控制、驱动外设，
(3) 控制信息—CPU发给外设的命令信息。
9
一CP般U通CP过U接不口直电接路与与外外设设连连接接
CPU
接口
I/O设备
10
什么是I/O接口（电路）？
I/O接口是位于系统与外设间、用来协助 完成数据传送和控制任务的逻辑电路
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
面向外设一侧的信号：
用于与外设连接 提供的信号五花八门 功能定义、时序及有效电平等差异较大
15
3. 接口电路芯片的分类
接口电路核心部分往往是一块或数块大规 模集成电路芯片（接口芯片）： 通用接口芯片
支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片
面向外设的专用接口芯片
第6章 微型计算机的输入/输出
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
6.1 CPU与外设通讯的特点 6.2 输入/输出方式 6.3 CPU与外设通信的接口 6.4 可用于输入/输出接口的8212芯片 6.5 CPU的输入/输出 6.6 DMA传送方式与DMA控制器8237A
针对某种外设设计、与该种外设接口
面向微机系统的专用接口芯片
与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能
16
4. 接口电路的可编程性
许多接口电路具有多种功能和工作方式， 可以通过编程的方法选定其中一种
接口需要进行物理连接，还需要编写接口 软件
接口软件有两类：
初始化程序段——设定芯片工作方式等 数据交换程序段——管理、控制、驱动外设，
微机原理PPT 第六章 输入输出接口和中断技术(2)
2)
3)
查询中断方式
查询中断方式举例
8259A的工作模式
1. 中断请求方式 2. 连接总线与级联方式 3.屏蔽中断源方式 4. 中断结束方式 5. 优先级排队方式 6. 嵌套方式
2.连接总线与级联方式：
1) 非缓冲方式：小系统中，8259A数据线直接连系统数据总 线，不需要总线缓冲器，此时SP/EN表示级联时主/从关系。 主片：SP/EN接高电平； 从片：SP/EN接低电平。 缓冲方式：大系统中，数据总线都具有总线缓冲器，此时 SP/EN表示数据传送方向，级联时主/从关系通过软件设定 ICW4来决定。
ICW4:
AEOI
0CW2:
SL
EOI
8259A的工作模式
1. 中断请求方式 2. 连接总线与级联方式 3.屏蔽中断源方式
4. 中断结束方式
5. 优先级排队方式 6. 嵌套方式
5. 优先级排队方式：[固定优先权]
内部特性：IR0~IR7的优先级为一循环队列。 固定优先权：从IR0~IR7降序； 轮转优先权： 自动轮转 指定轮转
1. 中断请求方式 2. 连接总线与级联方式 3.屏蔽中断源方式 4. 中断结束方式 5. 优先级排队方式 6. 嵌套方式
1. 中断请求方式：[初始化设置]
1) 边沿触发方式：正跳变向8259A请求中断，上跳沿后可一直 保持高电平，不会产再生中断。 电平触发方式：高电平向8259A请求中断，响应中断后要及 时清除高电平，以免引起第二次误中断。 查询中断方式：外设通过8259A请求中断，但8259A不使用 中断请求信号INT向CPU发申请中断，CPU用软件查询确定 中断1. 中断请求方式 2. 连接总线与级联方式 3.屏蔽中断源方式
4. 中断结束方式
微型计算机原理与接口技术-第6章输入输出与中断技术ppt课件
四、简单的输出接口举例
锁存器：由D触发器构成〔具有锁存功能〕
通常一个器件包含8个D触发器
常用芯片：
74LS273
74LS273
S
74LS374
S CP Di Qi 0 X X0 1 ↑ 11 1 ↑ 00
D0～D7
A0
A1
▪ ▪
&
▪
A7
IOW
≥
A8 A9
▪& ▪ ▪
A15
74LS273
与
非
用于存储器芯片选通
门
A15 与
～
非
用于I/O芯片选通
A12
门
IO/M
8088最小方式下的原理图
READY RESET
8284A
CLK READY RESET ALE
A19 ~A8 AD7~AD0
8088
+5V
MN/MX DEN DT/R
IO/M
WR RD HOLD HLDA INTR
INTA
存
储
地址 锁存储器
A0 ~ A19
器
8282 地址总线〔20根〕
系
〔三片〕
统
D0 ~ D7 收发器 8286 数据总线〔8根〕 〔一片〕
控制总线
I/O 接 口
节
6.2 简单接口电路
一、 接口电路的根本构造
译码
AB
电路
CPU DB
控制
CB
逻辑
数据输入存放器 (or 三态门)
数据输出存放器 (锁存器)
形状存放器 (or 三态门)
符号 ’8’ ’9’ ’A’ ’B’ ’C’ ’D’ ’E’ ’F’
84微机原理 第06章 微型计算机的输入输出PPT课件
➢ 要传递的信息有三方面内容：状态、数 据及控制信息。
地址总线
数据总线 CPU
控制总线
数据端口 状态端口 控制端口
数据信息
状态信息 外设
控制信息
1.数据信息 CPU和外设交换的基本信息是数据。数据信息大致可分
为数字量、模拟量和开关量三种类型。 2.状态信息
状态信息反映了外设当前所处的工作状态，是外设发送 给CPU的，用来协调CPU和外设之间的操作。 3.控制信息
1、I/O端口不占用存储器地址，故不会减少 用户的存储器地址空间；
2、采用单独的I/O指令，使程序中I/O操作和 其他操作层次清晰，便于理解。 这种编址方式的缺点是：
1、单独I/O指令的功能有限，只能对端口数 据进行输入/输出操作，不能直接进行移位、比 较等其他操作；
2、由于采用了专用的I/O操作时序及I/O控制 信号线，因而增加了微处理器本身控制逻辑的 复杂性。
(1) CPU从接口中读取状态字；
(2)CPU检测状态字的相应位是否满足“就绪”条 件，如果不满足，则转⑴；
(3) 如状态位表明外设已处于“就绪”状态，则 传输数据。
输入时，状态寄存器的状态指示要输入 的数据是否已经准备就绪；
读取状态信息
外设
数据线
否 准备好？
是
状态线
输入数据
常用的状态线有IBF，READY 功能：
状态信息的应答，以协调数据传送之前 的准备工作；
进行中断管理，提供中断信号；
进行数据格式转换，如正负逻辑的转换， 串行与并行数据转换等；
进行电平转换，如TTL电平与MOS电平 间的转换；
协调速度；
时序控制，提供实时时钟信号。
6.2 I/O端口及其寻址方式
地址总线
数据总线 CPU
控制总线
数据端口 状态端口 控制端口
数据信息
状态信息 外设
控制信息
1.数据信息 CPU和外设交换的基本信息是数据。数据信息大致可分
为数字量、模拟量和开关量三种类型。 2.状态信息
状态信息反映了外设当前所处的工作状态，是外设发送 给CPU的，用来协调CPU和外设之间的操作。 3.控制信息
1、I/O端口不占用存储器地址，故不会减少 用户的存储器地址空间；
2、采用单独的I/O指令，使程序中I/O操作和 其他操作层次清晰，便于理解。 这种编址方式的缺点是：
1、单独I/O指令的功能有限，只能对端口数 据进行输入/输出操作，不能直接进行移位、比 较等其他操作；
2、由于采用了专用的I/O操作时序及I/O控制 信号线，因而增加了微处理器本身控制逻辑的 复杂性。
(1) CPU从接口中读取状态字；
(2)CPU检测状态字的相应位是否满足“就绪”条 件，如果不满足，则转⑴；
(3) 如状态位表明外设已处于“就绪”状态，则 传输数据。
输入时，状态寄存器的状态指示要输入 的数据是否已经准备就绪；
读取状态信息
外设
数据线
否 准备好？
是
状态线
输入数据
常用的状态线有IBF，READY 功能：
状态信息的应答，以协调数据传送之前 的准备工作；
进行中断管理，提供中断信号；
进行数据格式转换，如正负逻辑的转换， 串行与并行数据转换等；
进行电平转换，如TTL电平与MOS电平 间的转换；
协调速度；
时序控制，提供实时时钟信号。
6.2 I/O端口及其寻址方式
第六章 微型计算机的输入与输出
第6章微型计算机的输入/输出☐CPU与外设通讯的特点☐输入/输出方式☐CPU与外设通信的接口☐8086CPU的输入/输出一、CPU与外设通信特点1、通信特点需要有接口作为CPU与外设通讯的桥梁；需要有数据信息传送之前的“联络”；要传递的信息有三方面内容：状态、数据及控制信息。
CPU I\O接口外设接口电路通常包含一组能够与处理器交换信息的、并编过地址的寄存器或缓冲器，称为I/O端口数据端口——存放数据信息状态端口——存放状态信息，即反映外设当前工作状态的信息控制端口——存放控制信息2、接口的用途●进行地址译码或设备选择，以便使CPU能与某一指定的外部设备通讯；●状态信息的应答，以协调数据传送之前的准备工作；●进行中断管理，提供中断信号；●进行数据格式转换，如正负逻辑的转换，串行与并行数据转换等；●进行电平转换，如TTL电平与RS232电平间的转换；●协调速度，如采用锁存、缓冲、驱动等；●时序控制，提供实时时钟信号。
简而言之：4大功能：速度协调、输入三态缓冲、输出数据锁存、数据转换缓冲器与锁存器区别：可编程接口芯片的缓冲器是由多个三态门构成的部件，当控制端有效时，输入端的信号直接送到输出端，只起到缓冲功能；当控制端无效时，输出端处于高阻浮空状态。
锁存器是由多个D 触发器构成的部件，当时钟控制端有效时，输出端Q 等于输入端D ，直到下一时钟触发为止，有锁存功能。
I/O 寻址方式有两种：☐ 2）I/O 口映像的I/O 口寻址（独立编址）特点：I/O 口编址与内存完全独立。
☐ 优点：直接用IN 、OUT 指令，不占用内存空间。
☐ 缺点：增加硬件开支。
☐ 硬件连接方法：可用A7～A0（8位）或A15～A0（16位）编址。
如图6.2所示。
☐ 用8位地址：1＃I/O 口地址为80H ～87H （A2~A0可 ☐ 假设均为0或1）。
☐ 2＃I/O 口地址为88H ～8FH （A2~A0可 ☐ 假设均为0或1）。
微机接口第06章(输入输出)PPT精品文档66页
OUT i16/DX , AX 输出
;字节输入 ;字输入
;字 ;字
功能演示 功能演示
15
6.1.5 I/O地址的译码
给出译码实 例
I/O端口地址的译码方法与存储器地址的译码方 法原理相同，但有自己的特点：
每个接口电路通常只占用少数几个I/O端口地址。 I/O地址不象内存地址，不Байду номын сангаас么强调地址的连续操作。
12
I/O端口单独编址
优点：
I/O端口的地址空间独立
控制和地址译码电路相对 简单
专门的I/O指令使程序清 晰易读
缺点：
I/O指令的寻址手段没有 存储器指令丰富
FFFFF
FFFF I/O 0 空间
内存 空间
0
80x86采用I/O端口独立编址
13
I/O端口与存储器统一编址
优点：
不需要专门的I/O指令 I/O数据的存取与存储器数
6
I/O接口的典型结构
以下介绍：
接口电路的内部结构 接口电路的外部特性 接口芯片的分类 接口芯片的可编程性
7
1. 接口电路的内部结构
CPU与外设间，需要进行数据、状态和控 制信息的交互，所以，从应用角度来看， 其内部有以下几个组成部分：
数据寄存器——保存外设给CPU（输入场合） 和CPU发往外设（输出场合）的数据。
接口电路所占用的I/O端口地址，有两种 编排形式:
I/O端口单独编址——I/O地址空间独立于存 储地址空间。如8086/8088的做法，在访问 I/O端口和存储器时使用不同的指令（mov、 in、out）和寻址方法。
I/O端口与存储器统一编址——它们共享一 个地址空间，如M6800的做法，在访问I/O 端口和存储器时使用相同的指令和寻址方法。
;字节输入 ;字输入
;字 ;字
功能演示 功能演示
15
6.1.5 I/O地址的译码
给出译码实 例
I/O端口地址的译码方法与存储器地址的译码方 法原理相同，但有自己的特点：
每个接口电路通常只占用少数几个I/O端口地址。 I/O地址不象内存地址，不Байду номын сангаас么强调地址的连续操作。
12
I/O端口单独编址
优点：
I/O端口的地址空间独立
控制和地址译码电路相对 简单
专门的I/O指令使程序清 晰易读
缺点：
I/O指令的寻址手段没有 存储器指令丰富
FFFFF
FFFF I/O 0 空间
内存 空间
0
80x86采用I/O端口独立编址
13
I/O端口与存储器统一编址
优点：
不需要专门的I/O指令 I/O数据的存取与存储器数
6
I/O接口的典型结构
以下介绍：
接口电路的内部结构 接口电路的外部特性 接口芯片的分类 接口芯片的可编程性
7
1. 接口电路的内部结构
CPU与外设间，需要进行数据、状态和控 制信息的交互，所以，从应用角度来看， 其内部有以下几个组成部分：
数据寄存器——保存外设给CPU（输入场合） 和CPU发往外设（输出场合）的数据。
接口电路所占用的I/O端口地址，有两种 编排形式:
I/O端口单独编址——I/O地址空间独立于存 储地址空间。如8086/8088的做法，在访问 I/O端口和存储器时使用不同的指令（mov、 in、out）和寻址方法。
I/O端口与存储器统一编址——它们共享一 个地址空间，如M6800的做法，在访问I/O 端口和存储器时使用相同的指令和寻址方法。
微机原理 第6章 输入和输出.ppt
接口电路部分除了数据传送的端口外， 还必须有传送状态的端口。
25
1. 查询输入方式
数据 锁
输
存
>器
入
装 +5V
置 • oR
DQ
选通 › 信号
数据口
M / IO
•
oo
RD
o 地址译码
CS
o
缓 数据
数据端口冲 器去DB状态信息状态端口
缓 冲 器
o
状态口
Ready(D4)
地址 译码
o CS
M / IO
o o RD
采用查询方式,CPU要不断查询外设,当
有些外设速度较低(例键盘、打印机),CPU
要等待,效率低,采用中断方式可提高CPU效
率。
主程序
INTR
CPU
外设
中断服 务程序
35
当外设准备好(输入)或闲(输出),向 CPU发出申请,CPU响应后,暂停执行主程序, 转去执行中断服务程序。执行完中断服务 程序后，再返回主程序。
端口4 负责选通某一路模入,由D2,D1,D0 控制选8路中某一路,D4控制A/D启动和停止。 D4=1启动,D4=0停止。
端口2 负责查询A/D转换完成否?转换完 成信号READY经D0送数据总线。
端口3 为数据端口,把转换的数据送数据 总线。
32
程序段如下：
1111,1000
START: MOV DL,0F8H ；设置起始路数 LEA DI,DSTOR ；DI 数据缓冲区偏址
LEA BX,DSIOK ；偏址送BX
AGAIN: MOV AL,DH
OUT 20H,AL
；断开所有继电器
CALL DELAY1 ；继电器释放时间
25
1. 查询输入方式
数据 锁
输
存
>器
入
装 +5V
置 • oR
DQ
选通 › 信号
数据口
M / IO
•
oo
RD
o 地址译码
CS
o
缓 数据
数据端口冲 器去DB状态信息状态端口
缓 冲 器
o
状态口
Ready(D4)
地址 译码
o CS
M / IO
o o RD
采用查询方式,CPU要不断查询外设,当
有些外设速度较低(例键盘、打印机),CPU
要等待,效率低,采用中断方式可提高CPU效
率。
主程序
INTR
CPU
外设
中断服 务程序
35
当外设准备好(输入)或闲(输出),向 CPU发出申请,CPU响应后,暂停执行主程序, 转去执行中断服务程序。执行完中断服务 程序后，再返回主程序。
端口4 负责选通某一路模入,由D2,D1,D0 控制选8路中某一路,D4控制A/D启动和停止。 D4=1启动,D4=0停止。
端口2 负责查询A/D转换完成否?转换完 成信号READY经D0送数据总线。
端口3 为数据端口,把转换的数据送数据 总线。
32
程序段如下：
1111,1000
START: MOV DL,0F8H ；设置起始路数 LEA DI,DSTOR ；DI 数据缓冲区偏址
LEA BX,DSIOK ；偏址送BX
AGAIN: MOV AL,DH
OUT 20H,AL
；断开所有继电器
CALL DELAY1 ；继电器释放时间
(微型计算机原理与接口技术)第6章输入输出接口技术
可编程接口的优点是灵活性高， 可以实现各种复杂的输入输出 功能，但需要编程知识和经验。
人机交互接口
人机交互接口是一种实现人与计算机 之间交互的接口。
人机交互接口的优点是方便易用，可 以实现快速、直观的人机交互，但需 要符合人机工程学的设计原则。
人机交互接口通常用于输入设备，如 键盘、鼠标、触摸屏等。
输入输出接口技术的发 展趋势
高速化
高速化是指输入输出接口技术的传输速率不断提高，以满足大数据、云计算、物 联网等领域的快速数据传输需求。
随着技术的不断发展，高速串行接口技术如USB 3.0、HDMI、Thunderbolt等 逐渐取代了传统的并行接口技术，实现了更高的数据传输速率和更低的传输延迟 。
小型化
01
小型化是指输入输出接口技术的 尺寸不断减小，以满足便携式电 子设备对轻薄短小的需求。
02
微型化接口技术如microUSB、 miniHDMI等在便携式电子设备 中得到了广泛应用，使得设备更 加轻薄短小，方便携带。
智能化
智能化是指输入输出接口技术具备更 高的智能化程度，能够实现自动识别 、自动配置、自动控制等功能。
串行输入输出接口
串行输入输出接口是一种数据传 输方式，它通过一条数据线逐位
传输数据。
串行接口通常用于连接高速设备， 如串口设备、调制解调器等。
串行接口的优点是数据传输速率 高，但需要一条数据线，因此成
本较低。
可编程接口
可编程接口是一种通过编程方 式实现输入输出功能的接口。
可编程接口通常用于连接复杂 的外部设备，如智能传感器、 执行器等。
缓冲存储
控制协调
在数据传输过程中，对数据进行缓冲存储 ，以缓解外部设备和主机之间的速度差异 。
《微机原理及接口技术》课件第六章 基本输入输出接口(wq)
I/O端口有两种编址方式：存储器映像方式、 I/O独立编址方式
（1） 存储器映像编址
指I/O端口与存储器共享一个寻址空间，又 称为统一编址。在这种系统中，CPU可以用 同样的指令对I/O端口和存储器单元的进行访 问。
优点：对I/O口的访问灵活方便，有利于提 高端口数据的处理能力。
缺点：I/O端口占用了主存地址，相对减少 了主存的可用范围。
（2） I/O独立编址
指主存地址空间和I/O端口地址空间 相互独立，分别编址。CPU通过指令 来区分是访问I/O口还是存储单元。
优点：主存和I/O端口的地址可用范 围都比较大；
缺点：I/O指令的功能一般比较弱， 在I/O操作中必须借助CPU的寄存器 进行中转。
两种编址方式
内
存
空
内
间
存
I/O
（1） 接口部件的I/O端口（数据端口、控制端口、 状态端口）
CPU和外设进行数据传输时，各类信息在接口中 进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口， 每个端口有一个端口地址。用于对来自CPU和内存的 数据或者送往CPU和内存的数据起缓冲作用的，这些 端口叫数据端口。用来存放外部设备或者接口部件本 身的状态，称为状态端口。用来存放CPU发出的命令， 以便控制接口和设备的动作，这类端口叫控制端口。 如图6-2所示。
6.1 输入/输出接口概述
I/O在计算机中是处于怎样一个位置？一台计算 机一般包括主机、显视器、打印机、键盘、鼠标及一 系列设备，而主机又包含了电源、主板，还能进一步 分为CPU、RAM、ROM、硬盘、软驱。其实这些东 西组成应该叫计算机系统，显视器、键盘等都是计算 机的外围设备，而主板上的CPU加上ROM、 RAM才 是真正意义上的“脑”，它们具备了“思考”和“记 忆”的能力，但仅有它们的记忆和思考却是不够的， 必须通过键盘告诉电脑该做什么，这些事该怎么做， 而电脑也要把执行程序的结果显示在屏幕上才能说完 成了它的任务。计算机的CPU怎样和外围设备（也称 外设）进行沟通，必须通过输入/输出接口。
（1） 存储器映像编址
指I/O端口与存储器共享一个寻址空间，又 称为统一编址。在这种系统中，CPU可以用 同样的指令对I/O端口和存储器单元的进行访 问。
优点：对I/O口的访问灵活方便，有利于提 高端口数据的处理能力。
缺点：I/O端口占用了主存地址，相对减少 了主存的可用范围。
（2） I/O独立编址
指主存地址空间和I/O端口地址空间 相互独立，分别编址。CPU通过指令 来区分是访问I/O口还是存储单元。
优点：主存和I/O端口的地址可用范 围都比较大；
缺点：I/O指令的功能一般比较弱， 在I/O操作中必须借助CPU的寄存器 进行中转。
两种编址方式
内
存
空
内
间
存
I/O
（1） 接口部件的I/O端口（数据端口、控制端口、 状态端口）
CPU和外设进行数据传输时，各类信息在接口中 进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口， 每个端口有一个端口地址。用于对来自CPU和内存的 数据或者送往CPU和内存的数据起缓冲作用的，这些 端口叫数据端口。用来存放外部设备或者接口部件本 身的状态，称为状态端口。用来存放CPU发出的命令， 以便控制接口和设备的动作，这类端口叫控制端口。 如图6-2所示。
6.1 输入/输出接口概述
I/O在计算机中是处于怎样一个位置？一台计算 机一般包括主机、显视器、打印机、键盘、鼠标及一 系列设备，而主机又包含了电源、主板，还能进一步 分为CPU、RAM、ROM、硬盘、软驱。其实这些东 西组成应该叫计算机系统，显视器、键盘等都是计算 机的外围设备，而主板上的CPU加上ROM、 RAM才 是真正意义上的“脑”，它们具备了“思考”和“记 忆”的能力，但仅有它们的记忆和思考却是不够的， 必须通过键盘告诉电脑该做什么，这些事该怎么做， 而电脑也要把执行程序的结果显示在屏幕上才能说完 成了它的任务。计算机的CPU怎样和外围设备（也称 外设）进行沟通，必须通过输入/输出接口。
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CPU
地址Βιβλιοθήκη I/O接口控制外设
数据
数据
控制
状态
接口电路通常包含一组能够与处理器交换信息的 寄存器或缓冲器，称为I/O端口 数据端口—— 存放数据信息
状态端口—— 存放状态信息，即反映外设
当前工作状态的信息 控制端口—— 存放控制信息
二、接口的功能
进行地址译码或设备选择，以便使CPU 能与某一指定的外部设备通讯； 状态信息的应答，以协调数据传送之前 的准备工作； 进行中断管理，提供中断信号；
（DMA）
(Direct Memory Access) 。
在高速的外设或成块交换数据的情况，采用程 序控制方式进行数据的传输，是无法满足要求的。 在这种情况下，采用DMA方式。
DMA方式是在外设与内存间建立起直 接的通道，CPU不再直接参加外设和内存 间的数据传输。 当系统需要进行DMA传输时，将CPU 对地址和数据及控制线的管理权交由DMA 控制器进行控制，当完成了一次DMA数据 传输后，再将这个控制权还给CPU，这些 工作都是由硬件自动实现的，并不需要程 序进行控制。
2、I/O映像的I/O寻址 I/O端口地址与存储单元地址分开编址
存储单元
存储地址空 间
I/O 端口
I/O 地址空间
特点
1、地址线：A15……A0 2、M/IO=1 3、用I/O指令
这种编址方式的优点是：
第一，I/O端口不占用存储器地址，故不会减 少用户的存储器地址空间； 第二，采用单独的I/O指令，使程序中I/O操 作和其他操作层次清晰，便于理解。 这种编址方式的缺点是： 第一，单独I/O指令的功能有限，只能对端口 数据进行输入/输出操作，不能直接进行移位、 比较等其他操作； 第二，由于采用了专用的I/O操作时序及I/O控 制信号线，因而增加了微处理器本身控制逻辑 的复杂性。
第六章 微型计算机的输入/输出
I/O接口功能 I/O端口及其寻址方式 输入/输出方式 及CPU与外设通 信的接口 8086CPU的输入/输出 总线简述
6.1 I/O接口功能 一、 CPU与外设通信特点
需要有接口作为CPU与外设通讯的桥梁； 需要有数据信息传送之前的“联络”； 要传递的信息有三方面内容：状态、数 据及控制信息。
谢谢大家！
整个地址空间 存储单元 存储器地址空间
举例：键盘及发光二极管接口
使用两个芯片74LS244 (8BIT三态门) 和 74LS273（8BIT 寄存器发器）
74LS244
74LS273
这种编址方式的优点：
可以用访向存储器的指令来访问I/O端口， 而访问存储器的指令功能比较强，不仅有一般 的传送指令，还有算术、逻辑运算指令，以及 各种移位、比较指令等，并且可以实现直接对 I/O端口内的数据进行处理。 缺点是： 由于I/O端口占用了一部分存储器地址空间， 因而使用户的存储地址空间相对减小。另外不 利于程序阅读。
6.3 输入/输出方式及CPU与外设
通 信的接口
1、同步传送方式 2、异步查询方式 3、中断方式
程序控制传送方式
4、直接存储器存取方式
一、程序控制传送方式
(一)、同步传送方式（无条件方式） CPU直接与外设传送数据并不需要了 解外设状态，认为外设已经准备就绪， 直接与外设传送数据
CPU 数据线 译码
3、有关端口地址问题
a、8086CPU与外设交换数据可以字或字节进行， b、当以字节进行时，偶地址端口的字节数据由 低8位数据线D7～D0位传送，奇地址端口的字节 数据由高8位数据线D15～D8传送， c、当用户在安排外设的端口地址时，如果外设 是以8位的方式与CPU连接，就只能将其数据线或 者与CPU的低八位或者与高八位连接，这样同一 台外设的所有寄存器端口地址都只能是偶地址或 是奇地址，这时设备的端口地址就会是不连续的。
总 线
外设
CPU 存储器
：执行程序指令的数据传送路径；
：DMA方式的数据传送路径
输出
内存
输入
外设
内存
内存
外设
外设
DMAC
DMAC
DMAC
DMA传送的几种形式
8086CPU为DMA提供两根信号线 1、HOLD 总线保持请求 2、HLDA 总线保持响应
DMA控制器的基本功能
(1) 能接收I/O接口的DMA请求，并向CPU 发出总线请求信号； (2) 当CPU发出总线回答信号后，接管对总 线的控制，进入DMA传送过程； (3) 能实现有效的寻址，即能输出地址信息 并在数据传送过程中自动修改地址； (4) 能向存储器和I/O接口发出相应的读/写 控制信号； (5) 能控制数据传送的字节数，控制DMA 传送是否结束； (6) 在DMA传送结束后，能释放总线给CPU， 恢复CPU对总线的控制。
1、STB有效，(1)、输入设备数据进入锁存器；(2)、IBF 有效 2、CPU读状态端口
3、CPU读数据端口，同时清IBF
输出时，状态寄存器的状态指示输出设 备是否空闲。
读取状态信息
是
忙？ 否
输出数据
常用的状态线有empty，busy 功能： 1、输出设备空闲，BUSY无效； 2、CPU写数据端口，输出设备输出数据， 状态线转换为有效
6.4 8086CPU的输入/输出
1、I/O 寻址64K 2、8086CPU的I／O指令
（1） 直接寻址输入／输出指令(八位端口地址) IN AL，n (字节输入) IN AX，n (字输入) OUT n，AL (字节输出) OUT n，AX (字输出)
（2）DX寄存器间接寻址输入（十六位端 口地址） IN AL，DX (字节输入) IN AX，DX (字输入) OUT DX，AL (字节输出) OUT DX，AX (字输出)
/CS1 /CS2
1、CPU读状态端口，查BUSY线 2、CPU写数据，(1)、数据进入数据锁存器；(2)、BUSY 有效 3、输出设备工作完毕，busy无效
优点：电路简单 缺点：降低CPU效率，实时性不强
（三）、中断方式
当外设作好传送准备后，主动向CPU请求 中断，CPU响应中断后在中断处理程序中与外 设交换数据。 在中断未发生时，CPU可以执行其他程序， 这样可以提高CPU的利用率。
地址线 或 门
接口
外
设
M/IO
WR
输 出
CPU 数据线 译码
地址线 或 门
接口
外
设
M/IO
RD
输 入
（二）、异步查询方式
在执行输入输出前，要先查询接口中 状态寄存器的状态。
输入时，状态寄存器的状态指示要输入 的数据是否已经准备就绪；
读取状态信息
否
准备好？ 是
输入数据
常用的状态线有IBF，READY 功能： 1、输入设备准备好数据，状态线有效； 2、CPU读数据端口，取走数据后，状态 线转换为无效
主 程 序
中断信号
中 断 服 务 子 程 序
与程序查询方式相比，中断控制方式的数据交 换具有如下特点: (1) 提高了CPU的工作效率; (2) CPU具有控制外围设备服务的主动权; (3) CPU可以和外设并行工作; (4) 可适合实时系统对I/O处理的要求。
二、直接存储器存取方式
进行数据格式转换，如正负逻辑的转换， 串行与并行数据转换等； 进行电平转换，如TTL电平与MOS电平 间的转换； 协调速度； 时序控制，提供实时时钟信号。
6.2 I/O端口及其寻址方式
一、 存储器映像的I/O寻址 存储单元和I/O端口的地址统一编址
I/O 端口
I/O 地址空间